海洋深度模拟器的电液控制系统研究

摘要

海洋深度模拟器是水下航行器半实物仿真系统中的重要组成部分,配合相关设备,可以实时模拟海水的深度变化,为被模拟对象在实验室条件下提供真实的海水深度变化环境。研制高可靠、高精度的海洋深度模拟器,可以缩短水下航行器的研制周期,减少其研制成本。
　　首先,根据液压传动相关技术,本文确定了海洋深度模拟器总体设计方案,设计了其液压系统和控制系统,计算了各元器件的关键参数,完成了关键元器件选型和系统结构设计。
　　其次,结合液压伺服控制理论,分析了海洋深度模拟器系统结构,建立了系统中每个环节的近似模型,进而得出海洋深度模拟器的数学模型,并对系统特性进行了探究,分析了系统的频率特性和稳定性。
　　接着,对海洋深度模拟器进行了相应控制策略的研究。由于海洋深度模拟器具有动态响应快、跟踪精度高等特点,采用常规PID控制很难获得良好的控制效果,而零相差跟踪控制器可以减小系统在高频响时的相位差,提高系统的跟踪精度。因此,结合两种控制算法的特点,本文设计了基于遗传算法整定的PID控制器和零相差跟踪控制器。基于 MATLAB仿真环境,本文对该控制系统进行了仿真分析,结果表明,本文所提出的复合控制策略明显改善了系统的控制性能。
　　最后,分析了海洋深度模拟器压力控制器程序的功能需求,建立了其软件组织结构,划分了功能模块,并且采用LabView、RTX实时插件、Microsoft Visual C++设计了具有高实时性的海洋深度模拟器软件,为将来的实验提供了软件平台。
　　本课题为深入研究如何提高海洋深度模拟器的压力控制精度奠定了良好的理论基础。

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1 绪论

1.1 课题来源及研究目的和意义

1.2 海洋深度模拟器研究现状

1.3 电液控制系统研究现状

1.4 本文的主要内容

2 海洋深度模拟器电液伺服系统构建

2.1 技术要求

2.2 电液伺服系统总体设计

2.3 液压油源系统设计

2.4 电液伺服阀参数计算及选型

2.5 高精度传感器选型

2.6 电液伺服系统结构设计

2.7 小结

3 海洋深度模拟器电液伺服系统控制策略研究

3.1 数学建模

3.2 系统特性分析

3.3 基于遗传算法的PID控制器设计

3.4 零相差跟踪-PID控制器设计

3.5 小结

4 海洋深度模拟器电液伺服系统仿真分析

4.1 校正系统的频率特性分析

4.2 校正系统的响应特性分析

4.3 小结

5 海洋深度模拟器电液伺服系统软件设计

5.1 功能要求

5.2 软件配置

5.3 软件结构及功能模块

5.4 软件界面

5.5 小结

总结与展望

致谢

参考文献

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